JP2000131717A - 多重ドメインを持つ高開口率及び高透過率液晶表示装置 - Google Patents

多重ドメインを持つ高開口率及び高透過率液晶表示装置

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JP2000131717A JP14763699A JP14763699A JP2000131717A JP 2000131717 A JP2000131717 A JP 2000131717A JP 14763699 A JP14763699 A JP 14763699A JP 14763699 A JP14763699 A JP 14763699A JP 2000131717 A JP2000131717 A JP 2000131717A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】画質特性を改善して、開口率及び透過率の改善
された液晶表示装置を提供する。 【解決手段】所定距離をおいて対向する上部及び下部基
板間に介在され、複数の液晶分子を含む液晶層と、ゲー
トバスライン２１とデータバスライン２２と、カウンタ
電極２４と、画素電極２６と、薄膜トランジスタ２８及
び、上部及び下部基板の内側面にそれぞれ配置され、ラ
ビング軸をそれぞれ持つ水平配向膜とを備え、画素電極
に電圧の印加時、単位画素空間には、ゲートバスライン
と平行な電界とデータバスラインと平行な電界が同時に
形成され、カウンタ電極と画素電極は透明な導電物質で
形成され、カウンタ電極及び画素電極間の間隔は、上部
及び下部基板間の距離よりも狭く、カウント電極及び画
素電極の幅、両電極間に発生される電界によって、両電
極のそれぞれの上部に存在する液晶分子がともに実質的
に動作できるように設定した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置(liqui
d crystal displayと、ＬＣＤ)に関し、特にカラーシフ
ト(color shift)を防止しながら、開口率及び透過率を
改善させることができる広い視角の液晶表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＣＤは軽量、薄型、低消費電力
等の特性を有し、各種情報機器の端末機またはビデオ機
器等に用いられる。この様なＬＣＤの代表的な駆動方式
としては、ＴＮ(twisted nematic)、ＳＴＮ(super twis
ted nematic)モードがある。しかし、ＴＮ−ＬＣＤ、Ｓ
ＴＮ−ＬＣＤは実用化されているが、視角が非常に狭い
という問題点を有する。
【０００３】この様な問題点を解決するために、従来は
ＩＰＳ−ＬＣＤが提案された。図１に示したように、多
数個のゲートバスライン１１は下部絶縁基板１０上に図
のｘ方向に相互平行に配列され、多数個のデータバスラ
イン１５はｘ方向と実質的に垂直な第ｙ方向に相互平行
に配列され、単位画素空間を限定する。このとき、図で
は一つの単位画素空間を示すために、一対のゲートバス
ライン１１と一対のデータバスライン１５を示してい
る。ここで、ゲートバスライン１１とデータバスライン
１５はゲート絶縁膜(図示せず)を挟んで絶縁されてい
る。
【０００４】カウンタ電極１２は単位画素空間内に、例
えば四角枠状を有するようにそれぞれ形成される。カウ
ンタ電極１２はゲートバスライン１１と同じ平面に配置
される。
【０００５】画素電極１４はカウンタ電極１２の形成さ
れた各単位画素空間に形成される。画素電極１４は長方
形枠状のカウンタ電極１２で囲まれている領域をｙ方向
に分けるウェブ(web)部分１４ａと、ウェブ部分１４ａ
の一端と連結されてｘ方向のカウンタ電極１２部分とオ
ーバラップする第１フランジ部分１４ｂと、第１フラン
ジ部分１４ｂと平行しながらウェブ部分１４ｃの他端と
連結される第２フランジ部分１４ｃとからなる。即ち、
画素電極１４は文字 "Ｉ"字形状である。ここで、カウ
ンタ電極１２と画素電極１４は不透明金属膜で形成され
る。カウンタ電極１２と画素電極１４の幅は、適当な強
さの電界を得るために、望ましくは１０乃至２０μmと
する。
【０００６】画素電極１４及びカウンタ電極１２はゲー
ト絶縁膜(図示せず)によって絶縁される。
【０００７】薄膜トランジスタ１６はゲートバスライン
１１とデータバスライン１２との交叉部分に配置され
る。この薄膜トランジスタ１６はゲートバスライン１１
から延びたゲート電極と、データバスライン１５から延
びて形成されたドレイン電極と、画素電極１４から延び
たソース電極と、ゲート電極の上部に形成されたチャン
ネル層１７とを含む。
【０００８】補助容量キャパシタCstはカウンタ電極１
２と画素電極１４がオーバラップする部分で形成され
る。
【０００９】そして、図１には示していないが、カラー
フィルタを備えた上部基板は下部基板１０上に所定距離
をおいて対向、配置される。ここで、下部基板１０及び
上部基板間の距離は、カウンタ電極１２のｙ方向部分と
画素電極のウェブ部分との距離より狭くし、基板表面と
平行な平行長を形成するようにする。また、下部基板１
０及び上部基板間には液晶分子を含む液晶層が介在され
る。
【００１０】また、水平配向膜(図示せず)は下部基板の
結果物の上部及び上部基板の内側面にそれぞれ形成さ
れ、カウンタ電極１２及び画素電極１４間に電界の形成
以前に、液晶分子１９を基板と平行に配列させながら、
その配列方向を決定する。図から"Ｒ"方向は下部基板に
形成された水平配向膜のラビング軸方向である。
【００１１】下部基板１０の外側面に第１偏光板(図示
せず)が配置され、上部基板(図示せず)の外側面に第２
偏光板(図示せず)が配置される。ここで、第１偏光板の
偏光軸は図から"Ｐ"方向と平行に配置される。すなわち
配向膜のラビング軸方向Ｒと偏光軸Ｐは互いに平行す
る。一方、第２偏光板の偏光軸は第１偏光板の偏光軸と
実質的に垂直に配置される。
【００１２】こうしたＩＰＳ-ＬＣＤは選択されたゲー
トバスライン１１に走査信号が印加され、データバスラ
イン１５にディスプレイ信号が印加されると、走査信号
の印加されたゲートバスライン１１とディスプレイ信号
の印加されたデータバスライン１５との交叉部分の薄膜
トランジスタ１６がターンオンされる。そうすると、デ
ータバスライン１５のディスプレイ信号は薄膜トランジ
スタ１６を通じて画素電極１４に伝達される。したがっ
て、共通信号の印加されるカウンタ電極１２及び画素電
極１４間に電界Ｅが発生する。この時、電界Ｅは図の如
き"ｘ"方向であるため、ラビング軸Ｒとは所定の角度を
なすことになる。
【００１３】従って、液晶層内の分子は、電界の形成以
前に、その長軸が基板１０表面と平行しながらラビング
方向Ｒと一致するように配列される。これにより、第１
偏光板及び液晶層を通過した光は第２偏光板が通過でき
ず、画面は黒となる。
【００１４】一方、電界Ｅが形成されると、液晶分子１
９の長軸(または短軸)が電界Ｅと平行に再配列され、入
射光が第２偏光板を通過することになる。したがって、
画面は白となる。
【００１５】このとき、液晶分子は電界によってその長
軸の配列方向だけが変化され、液晶分子自体は基板表面
に平行に配列されるため、使用者はどの方向でも液晶分
子の長軸が見られるので、液晶表示装置の視角が改善さ
れる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したＩＰ
Ｓモードの液晶表示装置は、次の様な問題点を有する。
液晶内の液晶分子は、公知のように、長軸と短縮の長さ
が相異して屈折率異方性Δｎを有し、見る方向によって
屈折率異方性Δｎが変化される。これにより、極角が０
゜付近で方位角が０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜付
近では白にも係わらず所定の色相が現れる。こうした現
象をカラーシフトといい、これは次の式１によって詳細
に説明する。 Ｔ≒Ｔ０ｓｉｎ２(２χ)・ｓｉｎ２(π・Δｎｄ/λ)．．．．．．．(式１) Ｔ: 透過率 Ｔ０： 参照(reference)光に対する透過率 χ: 液晶分子の光軸と偏光板の偏光軸がなす角 Δｎ: 屈折率異方性 ｄ: 上部及び下部基板間の距離またはギャップ(液晶層
厚) λ: 入射される光波長 前記式１によれば、最大透過率Ｔを得るために、χがπ
/４であるか、あるいはΔｎｄ/λがπ/２となるべきで
ある。この時、Δｎｄが変化されると(液晶分子の屈折
率異方性値は見る方向によって変化されるためであ
る。)、λ値はπ/２を満足させる為に変化される。これ
によって、変化された光波長λに該当する色相が画面に
現れる。
【００１７】したがって、液晶分子の短縮に向かって見
る方向ａ，ｃでは、Δｎが減少されるにつれて、最大透
過率に至るための入射光の波長は相対的に短くなる。こ
れにより、使用者は白の波長よりも短い波長を有する青
色を見ることになる。
【００１８】一方、液晶分子の短縮に向かって見る方向
ｂ，ｄでは、Δｎが増大されるにつれて、入射光の波長
は相対的に長くなる。これにより、使用者は白の波長よ
りも長い波長を有する黄色を見ることになる。このた
め、ＩＰＳ−ＬＣＤの画質特性が低下される。
【００１９】また、ＩＰＳ−ＬＣＤは、カウンタ電極１
２と画素電極１４が不透明金属膜で形成されるので、開
口面積が減少し、透過率が低下する。この結果から適当
な輝度を得るためには、強いバックライトを使用すべき
なので、消費電力が大きくなる問題点が生じる。
【００２０】この様な問題点を解決するため、カウンタ
電極１２と画素電極１４を透明物質で形成する方法が提
案された。しかし、この方法は開口率面では少し増大し
たが、透過率面ではあまり優れない。即ち、面内電界(i
n-plane field)を形成するには、前述したように、電極
１２、１４間の距離ｌをセルギャップｄに比べ相対的に
大きく設定すべきであり、適当な強さの電界を得るに
は、電極１２、１４が比較的広い幅、例えば１０乃至２
０μｍほどの幅を有するべきである。しかし、この様な
構造を有するため、電極１２、１４間には基板と略平行
な電界が形成されるが、広い幅を有する電極１２、１４
の上部には電界が印加されず、等電位面が生じるように
なる。これにより、電極１２、１４の上部の液晶分子が
初期配列状態を維持するので、透過率は殆ど改善されな
い。
【００２１】従って、本発明の目的は、画質特性を改善
させることができる液晶表示装置を提供することにあ
る。
【００２２】本発明の他の目的は、開口率及び透過率を
改善させることができる液晶表示装置を提供することに
ある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】前記本発明の目的を達成
するために、本発明は、所定距離をおいて対向する上部
及び下部基板と、上部及び下部基板間に介在され、複数
の液晶分子を含む液晶層と、前記下部基板の内側面にマ
トリクス状に配列され、単位画素を限定するゲートバス
ラインとデータバスラインと、前記下部基板の内側面の
単位画素内に配置されるカウンタ電極と、前記カウンタ
電極上にオーバーラップする画素電極と、前記ゲートバ
スラインとデータバスラインの交点近傍に配置される薄
膜トランジスタと、及び、前記上部及び下部基板の内側
面にそれぞれ配置され、ラビング軸をそれぞれ持つ水平
配向膜とを備え、前記画素電極に電圧の印加時、単位画
素空間には、ゲートバスラインと平行な電界とデータバ
スラインと平行な電界が同時に形成され、前記カウンタ
電極と画素電極は透明な導電物質で形成され、前記カウ
ンタ電極及び画素電極間の間隔は、前記上部及び下部基
板間の距離よりも狭く、前記カウント電極及び画素電極
の幅は、両電極間に発生される電界によって、前記両電
極のそれぞれの上部に存在する液晶分子がともに実質的
に動作できるごとく設定した液晶表示装置であることを
特徴とする。
【００２４】さらに、本発明は、所定距離をおいて対向
する上部及び下部基板と、上部及び下部基板間に介在さ
れ、複数の液晶分子を含む液晶層と、前記下部基板の内
側面にマトリクス状に配列され、単位画素を限定するゲ
ートバスラインとデータバスラインと、前記単位画素内
に配置され、長方形枠状を持つ本体と、前記本体の中央
を横切って第１空間と第２空間に限定するセンターバー
と、前記第１空間を区画し、前記ゲートバスラインと平
行な少なくとも一つ以上の第１ブランチと、前記第２空
間を区画し、前記データバスラインと平行な少なくとも
一つ以上の第２ブランチとを含むカウンタ電極と、前記
単位画素内のカウンタ電極上にオーバーラップし、前記
本体と第１ブランチの間の空間、前記第１ブランチ間の
空間、及び、前記第１ブランチとセンターバーの間にそ
れぞれ配置され、前記第１ブランチと平行な第１分割電
極と、前記第１分割電極の一側端を連結しながら、前記
本体とオーバーラップする第２分割電極と、前記本体と
第２ブランチの間の空間、及び前記第２ブランチ間の空
間にそれぞれ配置され、第２ブランチと平行な第３分割
電極と、前記第３分割電極の一側端を連結しながら前記
第２分割電極と連結し、前記センターバーとオーバーラ
ップする第４分割電極とを含む画素電極と、前記ゲート
バスラインとデータバスラインの交点近傍に配置される
薄膜トランジスタと、及び、前記上部及び下部基板の内
側表面にそれぞれ配置され、ラビング軸をそれぞれ持つ
水平配向膜とを備え、前記カウンタ電極と画素電極は透
明な導電物質で形成され、前記カウンタ電極及び画素電
極間の間隔は、前記上部及び下部基板間の距離よりも狭
く、前記カウンタ電極及び画素電極の幅は、両電極間に
発生される電界によって、前記両電極のそれぞれの上部
に存在する液晶分子がともに実質的に動作できるごとく
設定した液晶表示装置であることを特徴とする。
【００２５】さらに、本発明は、所定距離をおいて対向
する上部及び下部基板と、上部及び下部基板間に介在さ
れ、複数の液晶分子を含む液晶層と、前記下部基板の内
側面にマトリクス状に配列され、単位画素を限定するゲ
ートバスラインとデータバスラインと、前記単位画素内
に配置され、長方形板状を持つカウンタ電極と、前記カ
ウンタ電極とオーバーラップし、前記カウンタ電極の所
定部分にゲートバスラインと平行な方向に延長された少
なくとも一つ以上の第１分割電極と、前記第１分割電極
の一側端を連結する第２分割電極と、前記カウンタ電極
の所定部分に前記データバスラインと平行な方向に延長
された複数の第３分割電極と、前記第３分割電極の一側
端を連結しながら前記第２分割電極と連結する第４分割
電極とを含む画素電極と、前記ゲートバスラインとデー
タバスラインの交点近傍に配置される薄膜トランジスタ
と、及び前記上部及び下部基板の内側表面にそれぞれ配
置され、ラビング軸をそれぞれ持つ水平配向膜とを備
え、前記カウンタ電極と画素電極は透明な物質で形成さ
れ、画素電極と画素電極によって露出するカウンタ電極
の幅は、両電極間に発生される電界によって、前記両電
極のそれぞれの上部に存在する液晶分子がともに実質的
に動作できるごとく設定した液晶表示装置であることを
特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下添付図面に基づき、本発明の
好適実施例を詳細に説明する。本発明によれば、カラー
シフトの防止のため、単位画素空間内に二重ドメイン(d
omain)が形成できるように、カウンタ電極と画素電極の
構造を変更する。本実施例では、一つの単位画素空間を
二分し、その一部分はゲートバスラインと平行な方向の
電界(横電界)を形成するようにし、残り部分はデータバ
スラインと平行な方向の電界(縦電界)を形成するように
する。これにより、ゲートバスラインと平行な方向に動
作する液晶分子ドメインと、データバスラインと平行な
方向に動作する液晶分子ドメインとが形成され、液晶分
子の屈折率異方性が補償される。
【００２７】また、本発明では、液晶分子を動作させる
カウンタ電極と画素電極を透明な素材で形成し、カウン
タ電極及び画素電極の幅は、彼ら間で形成される電界が
電極上部にも十分に達するだけでし、開口率及び透過率
を改善させる。
【００２８】(実施例１)図２は本発明による液晶表示装
置を示す斜視図、図３は本発明の実施例１による液晶表
示装置の下部基板平面図、図４は本発明の実施例１によ
る液晶表示装置のカウンタ電極を示す平面図、図５は本
発明の実施例１による液晶表示装置をシミュレーション
した結果図である。
【００２９】図２、図３及び図４を参照すれば、下部基
板２０上部には多数個のゲートバスライン２１がｘ軸方
向に延長され、多数個のデータバスライン２２はｘ軸方
向と実質的に垂直なｙ軸方向に延長され、マトリックス
形態の単位画素１００を限定する。
【００３０】ゲートバスライン２１及びデータバスライ
ン２２間にはゲート絶縁膜(図示せず)が介在される。す
なわち、下部基板２０の表面にはゲートバスライン２１
が配置され、その上部にはゲート絶縁膜が被覆され、ゲ
ート絶縁膜の上部にデータバスライン２２が配置され
る。
【００３１】ゲートバスライン２１及びデータバスライ
ン２２に囲まれた単位画素１００内にはカウンタ電極２
４が配置される。カウンタ電極２４は長方形枠状の本体
２４ａと、ｘ軸と平行で本体２４ａ内の空間を二分する
センターバー２４ｂとを含む。ここで、センターバー２
４ｂによって本体２４ａ内の空間が第１空間Ａ１と第２
空間Ａ２に限定される。
【００３２】第１空間Ａ１には、ｘ軸と平行な方向に少
なくとも一つ以上の第１ブランチ２４ｃを設ける。第１
ブランチ２４ｃは本体２４ａの上端とセンターバー２４
ｂの間に等間隔に配置される。本実施例では第１ブラン
チ２４ｃを二つ設けた。
【００３３】第２空間Ａ２には、ｙ軸と平行な方向に少
なくとも一つ以上の第２ブランチ２４ｄを設ける。第２
ブランチ２４ｄは本体２４ａの左側端と右側端の間に等
間隔に配置される。本実施例では第２ブランチ２４ｄを
一つ設けた。
【００３４】ここで、カウンタ電極２４は共に透明金属
膜例えばＩＴＯ(indium tin oxide)膜で形成され、第１
空間Ａ１と第２空間Ａ２の大きさは同一であるのが望ま
しい。また、カウンタ電極２４の本体２４ａ、センター
バー２４ｂ、第１ブランチ２４ｃ及び第２ブランチ２４
ｄの幅Ｗ１は、２.５乃至５μm程度を持つように形成さ
れる。
【００３５】また、カウンタ電極２４は、ゲートバスラ
イン２１と平行に配置されながら、共通信号を伝達する
共通電極線２５とコンタクトされる。このとき、共通電
極線２５は不透明金属膜で形成される。
【００３６】画素電極２６も単位画素１００に形成され
る。画素電極２６は、第１空間Ａ１に配置され、カウン
タ電極の本体２４ａの上端と第１ブランチ２４ｃの間、
第１ブランチ２４ｃ間、及び第１ブランチ２４ｃとセン
ターバー２４ｂの間にそれぞれ配置される、ｘ軸方向に
延長された第１分割電極２６ａを含む。また、画素電極
２６は、第１分割電極２６ａの一側を連結しながら、カ
ウンタ電極の左側端(または右側端)とオーバーラップす
る第２分割電極２６ｂを含む。また、画素電極２６は、
第２空間Ａ２のカウンタ電極２４の本体２４ａの左側端
と第２ブランチ２４ｄの間、及び第２ブランチ２４ｄと
本体２４ａの右側端の間にそれぞれ配置される、ｙ軸方
向に延長された第３分割電極２６ｃを含み、各第３分割
電極２６ｃの一側端を連結しながら、カウンタ電極２４
のセンターバー２４ｂとオーバーラップし、前記第２分
割電極２６ｂと連結する第４分割電極２６ｄを含む。
【００３７】ここで、第２分割電極２６ｂと第４分割電
極２６ｄの形成された部分では補助容量キャパシタンス
が形成され、第２分割電極２６ｂと第４分割電極２６ｄ
の幅は、適当なキャパシタンスが具現できる範囲で形成
し、カウンタ電極の本体２４ａとセンターバー２４ｂの
幅と同一であるか狭いように形成される。
【００３８】第１分割電極２６ａと第３分割電極２６ｃ
の幅Ｗ２は、第１ブランチ２４ｃと第２ブランチ２４ｄ
の幅と同様に形成するのが望ましい。
【００３９】また、第１分割電極２６ａとカウンタ電極
２４の本体２４ａ上端との距離、第１分割電極２６ａと
第１ブランチ２４ｃとの距離、及び第１分割電極２６ａ
とセンターバー２４ｂとの距離ｌ１、すなわち縦電界の
形成される空間の幅は、下部基板２０と上部基板４０と
の距離、すなわちセルギャップｄよりも狭く形成すべき
である。また、本体２４ａの左側端(または右側端)と第
２分割電極２６ｂとの距離、及び第２分割電極２６ｂと
第１ブランチ２４ｃとの距離、すなわち横電界の形成さ
れる空間の幅も、セルギャップｄよりも狭く形成すべき
である。望ましくは、セルギャップｄを３.５乃至４μm
程度とした時、電極間距離ｌ１を０.１乃至３μm程度と
する。
【００４０】画素電極２６もカウンタ電極２４のように
透明な物質で形成されるべきで、前記間隔ｌ１に比べて
電極の幅Ｗ１、Ｗ２が大きいことが望ましい。
【００４１】公知のように、カウンタ電極２４と画素電
極２６の間には、ゲート絶縁膜が介在され、これら両者
を絶縁させる。
【００４２】ゲートバスライン２１とデータバスライン
２２の交点近傍には、データバスライン２２の信号を画
素電極２６にスイッチングする薄膜トランジスタ２８を
含む。この薄膜トランジスタ２８は、公知のように、ゲ
ートバスライン２１がゲート電極となり、ゲート電極の
上部に配置された非晶質シリコン層２８ａがチャンネル
層となり、データバスライン２２から延長された部分が
ドレイン電極となり、画素電極２６から延長された部分
がソース電極となる。
【００４３】この様な下部基板２０の結果物上部に配向
膜３０が形成される。この配向膜３０は、プレチルト角
が１０゜以下の水平配向膜であって、ｘ軸(またはｙ軸)
と所定角度θ、望ましくは約４５゜程度をなすｒ方向に
ラビングされる。
【００４４】上部基板４０の内側面にはカラーフィルタ
４２が配列され、カラーフィルタ４２表面には水平配向
膜４４が形成される。このとき、水平配向膜４４は下部
基板の水平配向膜のラビング方向ｒと逆平行(anti-para
llel)にラビング処理される。
【００４５】下部基板２０の外側面には偏光子３５が配
置され、上部基板の外側面には検光子４５が配置され
る。このとき、偏光子３５の偏光軸Ｐは下部基板２０の
配向膜３０のラビング軸と一致するように付着され、検
光子４５の吸収軸Ａは偏光軸Ｐと直交する方向に付着さ
れる。
【００４６】液晶層５０は下部基板２０と上部基板４０
の間に介在され、誘電率異方性が負または正の物質がと
もに用いることができる。本実施例では、例えば誘電率
異方性が負の物質を用いる。液晶層５０内の液晶分子の
屈折率異方性Δｎとセルギャップｄの積に示す位相遅延
は０.２乃至０.６μmとなるように液晶分子を選択す
る。
【００４７】以下、本実施例による液晶表示装置の動作
を説明する。まず、ゲートバスライン２１が選択されな
いと、画素電極２６には画像信号が印加されず、カウン
タ電極２４と画素電極２６の間に電界が形成されない。
すると、偏光子３５を通過して直線偏光した光は液晶層
５０を過ぎながら、偏光状態が変化されない。すなわ
ち、液晶内分子(図示せず)は、その長軸が下部配向膜３
０のラビング軸すなわち偏光子の偏光軸と平行に配列さ
れるので、直線偏光した光は進行方向が変化されない。
よって、光は偏光軸Ｐと垂直に配置された吸収軸Ａを持
つ検光子４５が通過できず、画面は黒となる。
【００４８】一方、ゲートバスライン２１に走査信号が
印加され、データバスライン２２に画像信号が印加され
ると、ゲートバスライン２１とデータバスライン２２と
の交点近傍に形成される薄膜トランジスタ２８がターン
オンされ、画像信号が画素電極２６に伝達される。この
とき、カウンタ電極２４には、画像信号と所定の電圧差
を持つ共通信号が印加され続けるような状態であるた
め、カウンタ電極２４と画素電極２６の間に電界Ｅ１、
Ｅ２が形成される。
【００４９】この時、実質的に電界の形成される部分
は、カウンタ電極２４の本体２４ａの上端部と画素電極
の第１分割電極２６ａの間、カウンタ電極２４の第１ブ
ランチ２４ｃと画素電極の第１分割電極２６ａの間、カ
ウンタ電極のセンターバー２４ｂと画素電極の第１分割
電極２６ａの間、カウンタ電極２４の本体２４ａの左側
端と画素電極の第３分割電極２６ｃの間、カウンタ電極
の第２ブランチ２４ｄと画素電極の第３分割電極２６ｃ
の間、及び本体２４ａの右側端と第３分割電極２６ｃ間
である。このとき、電界は電極の法線形で形成されるの
で、第１空間Ａ１ではｙ軸方向を持つ電界Ｅ１が、第２
空間Ａ２ではｘ軸方向を持つ電界Ｅ２が形成される。
【００５０】ここで、第２空間Ａ２に発生される電界Ｅ
２の強さに対する第１空間Ａ１に発生される電界Ｅ１の
強さ(Ｅ１/Ｅ２)は、０.３乃至１.３、望ましくは１と
なるようにする。
【００５１】このように、単位画素空間にｘ軸方向の電
界Ｅ２とｙ軸方向の電界Ｅ１が同時に形成されることに
より、ｘ軸及びｙ軸とそれぞれ所定角度θ、例えば約４
５°を持って配列された液晶分子は、その短縮がそれぞ
れ該電界Ｅ１、 Ｅ２と平行するように捻れる。
【００５２】このとき、第１空間Ａ１に配列される液晶
分子は、その短縮が電界Ｅ１と一致するように時計方向
に捻れ、第２空間Ａ２に配列される液晶分子は、その短
縮が電界Ｅ２と一致するように反時計方向に捻れ、一つ
の単位画素１００に二重ドメインを形成する。
【００５３】従って、使用者はどの方位角で画面を見て
も、液晶分子の長軸と短縮が同時に見られるようになる
ため、液晶分子の屈折率異方性が補償される。よって、
カラーシフト現象が発生されない。
【００５４】また、カウンタ電極２４と画素電極２６は
透明な金属膜で形成され、カウンタ電極２４及び画素電
極２６間の間隔すなわち電界形成空間を、セルギャップ
より小さくし、実質的に電界の発生されるカウンタ電極
及び画素電極の幅は、電極上部に電界が十分に達する程
度で形成することにより、カウンタ電極及び画素電極上
部にある液晶分子がともに捻れる。このため、液晶表示
装置の開口率及び透過率が改善される。
【００５５】図５は前記の様な条件にて液晶表示素子を
構成した時のシミュレーション結果図である。図でＳは
液晶表示装置における下部基板及び液晶の断面部分、Ｔ
は透過率である。
【００５６】図のように、電極上部でも電界が印加さ
れ、電極上部にある液晶分子はともに捻れる。よって、
全領域で均等な透過率を見せる。
【００５７】また、電極２４、２６間の間隔が稠密であ
るので、画素電極２６に電圧を印加してから、３１.１
７ｍｓが経過した後に約４０％という高透過率を見せ
る。
【００５８】(実施例２)図６は本発明の実施例２による
液晶表示装置の下部基板平面図、図７は本発明の実施例
２による液晶表示装置をシミュレーションした結果図で
ある。
【００５９】本実施例は、ゲートバスライン２１、デー
タバスライン２２、共通電極線２５及び薄膜トランジス
タ２８は前記実施例１と同様であるが、カウンタ電極と
画素電極の構造は一部変更した。
【００６０】図６に示すように、本実施例によるカウン
タ電極２４０は、透明な電導膜であって、長方形板状で
形成される。この時、カウンタ電極２４０はゲートバス
ライン２１及びデータバスライン２２と所定距離をおい
て離隔、配置される。
【００６１】画素電極２６は、カウンタ電極２４０上部
にオーバーラップし、少なくとも一つ以上が等間隔に配
置された第１分割電極２６ａと、第１分割電極２６ａの
一側端を連結する第２分割電極２６ｂと、少なくとも一
つ以上が等間隔に配置された第３分割電極２６ｃと、第
３分割電極２６ｃの電極部の一側端を連結しながら、前
記第２分割電極２６ｂと連結する第４分割電極とを含
む。ここで、第２分割電極２６ｂはｙ軸方向に延長さ
れ、第４分割電極２６ｄはｘ軸方向に延長される。この
とき、第１分割極部２６ａ間の距離ｌ１１と第３分割電
極２６ｃ間の距離ｌ１２はほぼ同一であるのが望まし
く、距離ｌ１１、ｌ１２は１μm以上となるようにす
る。また、セルギャップに対する距離ｌ１１またはｌ１
２の比は０.１乃至５以下となるのが望ましく、距離ｌ
１１またはｌ１２に対する電極部２６ａ、２６ｃの幅の
比は０.２乃至５程度となる。本実施例では、カウンタ
電極及び画素電極間の距離がゲート絶縁膜の厚さだけと
なる。
【００６２】このようにカウンタ電極２４０と画素電極
２６を配置しても、前記実施例１と同様な動作を行う。
【００６３】図７は前述した構造を持つ液晶表示装置を
シミュレーションした時の結果面であって、本実施例で
も、実施例１のように電極上部にある液晶分子がともに
捻れることになり、開口率及び透過率が増大する。図に
よれば、画素電極に電圧が印加されてから、４０.０３
ｍｓが経過した後に４１.８８％という高透過率を見せ
る。これは、５０ｍｓ後に２３％程度の透過率を見せた
一般のＩＰＳモードの液晶表示装置と比較してみると、
透過率が著しく改善されたことがわかる。
【００６４】
【発明の効果】以上で詳細に説明したように、本発明に
よれば、一つの単位画素空間に横電界と縦電界を同時に
形成することにより、使用者がどの方位角で見ても、液
晶分子の長軸及び短縮が同時に見られる。従って、カラ
ーシフト現象が防止され、画質が改善される。
【００６５】また、画素電極とカウンタ電極は透明な金
属で形成され、カウンタ電極及び画素電極間の間隔をセ
ルギャップより狭くし、電極上部に存在する液晶分子が
電界の影響を受けるように電極を配置し、液晶表示装置
の開口率及び透過率を改善させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のＩＰＳモード液晶表示装置の下部基板
平面図。
【図２】 本発明による液晶表示装置の斜視図。
【図３】 本発明の実施例１による液晶表示装置の下部
基板平面図。
【図４】 本発明の実施例１のカウンタ電極だけを示す
平面図。
【図５】 本発明の実施例１による液晶表示装置をシミ
ュレーションした結果図。
【図６】 本発明の実施例２による液晶表示装置の下部
基板平面図。
【図７】 本発明の実施例２による液晶表示装置をシミ
ュレーションした結果図。
【符号の説明】
２０ 下部基板 ２１ ゲートバスライン ２２ データバスライン ２４ カウンタ電極 ２４ａ 本体 ２４ｂ センターバー ２４ｃ 第１ブランチ ２４ｄ 第２ブランチ ２６ 画素電極 ２６ａ 第１分割電極 ２６ｂ 第２分割電極 ２６ｃ 第３分割電極 ２６ｄ 第４分割電極 ２８ 薄膜トランジスタ ３０、４４ 水平配向膜 ３５ 偏光子 ４２ カラーフィルタ ４５ 検光子 １００ 単位画素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鄭 然鶴 大韓民国京畿道利川市高潭洞山11 現代電 子高潭寄宿舎102−109

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所定距離をおいて対向する上部及び下部基
    板と、上部及び下部基板間に介在され、複数の液晶分子
    を含む液晶層と、前記下部基板の内側面にマトリクス状
    に配列され、単位画素を限定するゲートバスラインとデ
    ータバスラインと、前記下部基板の内側面の単位画素内
    に配置されるカウンタ電極と、前記カウンタ電極上にオ
    ーバーラップする画素電極と、前記ゲートバスラインと
    データバスラインの交点近傍に配置される薄膜トランジ
    スタと、及び前記上部及び下部基板の内側面にそれぞれ
    配置され、ラビング軸をそれぞれ持つ水平配向膜とを備
    え、前記画素電極に電圧の印加時、単位画素空間には、
    ゲートバスラインと平行な電界とデータバスラインと平
    行な電界が同時に形成され、前記カウンタ電極と画素電
    極は透明な導電物質で形成され、前記カウンタ電極及び
    画素電極間の間隔は、前記上部及び下部基板間の距離よ
    りも狭く、前記カウント電極及び画素電極の幅は、両電
    極間に発生される電界によって、前記両電極のそれぞれ
    の上部に存在する液晶分子がともに実質的に動作できる
    ごとく設定した液晶表示装置。
  2. 【請求項２】前記ゲートバスラインと平行な電界とデー
    タバスラインと平行な電界の強さの比は０．３乃至１．
    ３に設定した請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】前記下部基板の外側面には偏光子が付着さ
    れ、前記上部基板の外側面には検光子がさらに付着さ
    れ、前記偏光子の偏光軸は前記下部基板のラビング軸と
    一致するように配置され、前記検光子の吸収軸は前記偏
    光軸と垂直をなすように配置した請求項１記載の液晶表
    示装置。
  4. 【請求項４】前記下部基板の水平配向膜のラビング軸
    は、前記ゲートバスライン及びデータバスラインとそれ
    ぞれ所定角度をなし、上部基板の水平配向膜のラビング
    軸は、前記下部基板の配向膜のラビング軸と１８０゜を
    なすごとく設定した請求項３記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】前記下部基板の水平配向膜のラビング軸
    は、前記ゲートバスライン及びデータバスラインとそれ
    ぞれ約４５゜をなすごとく設定した請求項４記載の液晶
    表示装置。
  6. 【請求項６】前記液晶の屈折率異方性と前記上部及び下
    部基板のセルギャップの積は、０.２乃至０.６μmに設
    定した請求項１記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】所定距離をおいて対向する上部及び下部基
    板と、上部及び下部基板間に介在され、複数の液晶分子
    を含む液晶層と、前記下部基板の内側面にマトリクス状
    に配列され、単位画素を限定するゲートバスラインとデ
    ータバスラインと、前記単位画素内に配置され、長方形
    枠状を持つ本体と、前記本体の中央を横切って第１空間
    と第２空間に限定するセンターバーと、前記第１空間を
    区画し、前記ゲートバスラインと平行な少なくとも一つ
    以上の第１ブランチと、前記第２空間を区画し、前記デ
    ータバスラインと平行な少なくとも一つ以上の第２ブラ
    ンチとを含むカウンタ電極と、前記単位画素内のカウン
    タ電極上にオーバーラップし、前記本体と第１ブランチ
    の間の空間、前記第１ブランチ間の空間、及び前記第１
    ブランチとセンターバーの間にそれぞれ配置され、前記
    第１ブランチと平行な第１分割電極と、前記第１分割電
    極の一側端を連結しながら、前記本体とオーバーラップ
    する第２分割電極と、前記本体と第２ブランチの間の空
    間、及び前記第２ブランチ間の空間にそれぞれ配置さ
    れ、第２ブランチと平行な第３分割電極と、前記第３分
    割電極の一側端を連結しながら前記第２分割電極と連結
    し、前記センターバーとオーバーラップする第４分割電
    極とを含む画素電極と、前記ゲートバスラインとデータ
    バスラインの交点近傍に配置される薄膜トランジスタ
    と、及び前記上部及び下部基板の内側表面にそれぞれ配
    置され、ラビング軸をそれぞれ持つ水平配向膜とを備
    え、前記カウンタ電極と画素電極は透明な導電物質で形
    成され、前記カウンタ電極及び画素電極間の間隔は、前
    記上部及び下部基板間の距離よりも狭く、前記カウンタ
    電極及び画素電極の幅は、両電極間に発生される電界に
    よって、前記両電極のそれぞれの上部に存在する液晶分
    子がともに実質的に動作できるごとく設定した液晶表示
    装置。
  8. 【請求項８】前記第１空間に形成される電界と前記第２
    空間に形成される電界の強さの比は０.３乃至１.３に設
    定した請求項７記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】前記カウンタ電極の本体、センターバー、
    第１ブランチ及び第２ブランチと、前記画素電極の第１
    分割電極及び第３分割電極の幅は、前記本体と第１ブラ
    ンチ間の距離、第１ブランチ間の距離、第１ブランチと
    センターバー間の距離、本体と第２ブランチ間の距離、
    及び第２ブランチ間の距離よりも大に設定した請求項７
    記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】前記カウンタ電極の本体、センターバ
    ー、第１ブランチ及び第２ブランチと、前記画素電極の
    第１分割電極及び第３分割電極のそれぞれの幅は、２.
    ５乃至５μmに設定した請求項９記載の液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】前記本体と第１ブランチ間の距離、第１
    ブランチ間の距離、第１ブランチとセンターバー間の距
    離、本体と第２ブランチ間の距離、及び第２ブランチ間
    の距離は０.１乃至３μmに設定した請求項１０記載の液
    晶表示装置。
  12. 【請求項１２】前記下部基板の外側面には偏光子が付着
    され、前記上部基板の外側面には検光子がさらに付着さ
    れ、前記偏光子の偏光軸は前記下部基板のラビング方向
    と一致するように配置され、前記検光子の吸収軸は前記
    偏光軸と垂直をなすように配置した請求項７記載の液晶
    表示装置。
  13. 【請求項１３】前記下部基板の水平配向膜のラビング軸
    は、前記ゲートバスライン及びデータバスラインとそれ
    ぞれ所定角度をなし、上部基板の水平配向膜のラビング
    軸は、前記下部基板の配向膜のラビング軸と１８０゜を
    なすごとく設定した請求項１２記載の液晶表示装置。
  14. 【請求項１４】前記下部基板の配向膜のラビング軸は、
    前記ゲートバスライン及びデータバスラインとそれぞれ
    約４５゜をなすごとく設定した請求項１３記載の液晶表
    示装置。
  15. 【請求項１５】前記液晶の屈折率異方性と前記上部及び
    下部基板のセルギャップの積は、０.２乃至０.６μmに
    設定した請求項７記載の液晶表示装置。
  16. 【請求項１６】所定距離をおいて対向する上部及び下部
    基板と、上部及び下部基板間に介在され、複数の液晶分
    子を含む液晶層と、前記下部基板の内側面にマトリクス
    状に配列され、単位画素を限定するゲートバスラインと
    データバスラインと、前記単位画素内に配置され、長方
    形板状を持つカウンタ電極と、前記カウンタ電極とオー
    バーラップし、前記カウンタ電極の所定部分にゲートバ
    スラインと平行な方向に延長された少なくとも一つ以上
    の第１分割電極と、前記第１分割電極の一側端を連結す
    る第２分割電極と、前記カウンタ電極の所定部分に前記
    データバスラインと平行な方向に延長された複数の第３
    分割電極と、前記第３分割電極の一側端を連結しながら
    前記第２分割電極と連結する第４分割電極とを含む画素
    電極と、前記ゲートバスラインとデータバスラインの交
    点近傍に配置される薄膜トランジスタと、及び前記上部
    及び下部基板の内側表面にそれぞれ配置され、ラビング
    軸をそれぞれ持つ水平配向膜とを備え、前記カウンタ電
    極と画素電極は透明な物質で形成され、画素電極と画素
    電極によって露出するカウンタ電極の幅は、両電極間に
    発生される電界によって、前記両電極のそれぞれの上部
    に存在する液晶分子がともに実質的に動作できるごとく
    設定した液晶表示装置。
  17. 【請求項１７】前記第１分割電極の配置される空間に形
    成される電界と、前記第３分割電極の配置される空間に
    形成される電界との強さの比は０.３乃至１.３に設定し
    た請求項１６記載の液晶表示装置。
  18. 【請求項１８】前記画素電極の第１分割電極間の距離及
    び第３分割電極間の距離は１μm以上に設定した請求項
    １７記載の液晶表示装置。
  19. 【請求項１９】前記画素電極の第１分割電極間の距離
    (または第３分割電極間の距離)に対する前記第１分割電
    極の幅(または第３分割電極の幅)の比は０.２乃至５に
    設定した請求項１８記載の液晶表示装置。
  20. 【請求項２０】前記下部基板の外側面には偏光子が付着
    され、前記上部基板の外側面には検光子がさらに付着さ
    れ、前記偏光子の偏光軸は前記下部基板のラビング方向
    と一致するように配置され、前記検光子の吸収軸は前記
    偏光軸と垂直をなすように配置した請求項１６記載の液
    晶表示装置。
  21. 【請求項２１】前記下部基板の水平配向膜のラビング軸
    は、前記ゲートバスライン及びデータバスラインとそれ
    ぞれ所定角度をなし、上部基板の水平配向膜のラビング
    軸は、前記下部基板の配向膜のラビング軸と１８０゜を
    なすごとく設定した請求項２０記載の液晶表示装置。
  22. 【請求項２２】前記下部基板の水平配向膜のラビング軸
    は、前記ゲートバスライン及びデータバスラインとそれ
    ぞれ約４５゜をなすごとく設定した請求項２１記載の液
    晶表示装置。
  23. 【請求項２３】前記液晶の屈折率異方性と前記上部及び
    下部基板のセルギャップの積は、０.２乃至０.６μmに
    設定した請求項１６記載の液晶表示装置。
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